母液型SBS改性沥青材料试验研究

1、武汉科技大学本科毕业论文摘要改性沥青是在生产过程中，在沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使原沥青在使用性能得到明显的改善。使用适当的改性沥青能防止和减少路面早期破坏，降低养护费用，延长使用寿命。随着改性沥青成本的进一步降低和对路面使用功能要求的提高，改性沥青已得到越来越广泛的应用。聚合物改性沥青是目前相对于其他改性剂来说一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。SBS改性沥青作为一种改性沥青胶结料，它通过把聚合物掺入道路沥青中不仅能改善使用其性能，还能显著延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性。因此本论文以母液型SBS改性沥青为

2、研究课题，意义重大。 本论文以SBS、石油树脂、基质沥青、固化剂为原料，制备出几种不同配合比的改性沥青，通过测定改性沥青的液化温度，针入度，软化点，延度指标，再将这些指标相互比较，同时与基质沥青作比较，从而得出最佳的配合比。实验结果为加入改性剂后的沥青，与基质沥青相比较，液化温度、软化点、延度有所提高，针入度有所降低。表明改性后的沥青比基质沥青性能有是很大的提高。而通过几组改性沥青内部作比较，可以看出在加入改性剂的同时，加入适量的石油树脂和固化剂，也能对沥青性能有所改善。关键词：SBS； 改性沥青； 基质沥青； 比较AbstractModified asphalt is in the prod

3、uction process, in asphalt mixing SBS, rubber, resin, polymer, natural asphalt, ground rubber powder or other material loaded with mixed agent (modifier), to allow asphalt performance has been markedly improved. Using the appropriate modified asphalt pavement to prevent and reduce the early damage,

4、reduce maintenance costs, extend service life. With the cost of asphalt on the road to further reduce the use of functional requirements and the improvement of modified asphalt has been more widely used. Polymer modified asphalt is compared to other modifier is a kind of high technological content a

5、nd added value of new high-quality road construction materials. SBS modified asphalt as a modified asphalt binder, it is the road through the polymer mixed with asphalt, not only can improve the use of its performance, but also significantly prolong the pavement life, reduce noise and improve drivin

6、g comfort and safety. Therefore, this thesis liquor type SBS modified asphalt to study the subject of great significance. The research methodology is based on SBS, petroleum resin, asphalt, curing agent was used to prepare a mix of several different modified asphalt, modified asphalt liquefied by me

7、asuring the temperature, penetration, softening point, ductility index and then compare these indicators with each other, and compared with the asphalt to come to the best mix. The results after the accession to the asphalt modifier, compared with the base asphalt, liquid temperature, softening poin

8、t, ductility increased, the penetration decreased. The experiment results showed that the modified asphalt performance than the base asphalt is greatly improved. And by several groups to compare the internal modifier, adding modifier can be seen in the same time, adding an appropriate amount of petr

9、oleum resin and curing agent, also improved performance on the pitch.Keywords: SBS; Modified asphalt; Matrix asphalt; Compare目 录1 前言11.1 沥青改性剂的概述11.1.1 沥青改性剂的定义11.1.2 沥青改性剂的代表性种类11.1.3 沥青改性剂的用途21.1.3.1 公路用途21.1.3.2 防水材料21.1.4 SBS的组成与物理性质21.1.5 母液型SBS改性沥青在我国的发展状况21.1.6 母液型SBS改性沥青在我国的应用状况31.2 母液型SBS改性

10、剂对沥青性能的影响41.2.1母液型SBS改性剂对沥青感温性的影响41.2.2 母液型SBS改性剂对沥青储存稳定性的影响41.2.3 母液型SBS改性剂对沥青液化温度的影响41.2.4 母液型SBS改性剂对沥青常规性能的影响41.3 沥青和SBS改性剂的相互作用51.3.1 加工阶段SBS与沥青的相互作用51.3.2 施工阶段SBS与沥青的相互作用51.3.3 营运阶段SBS与沥青的相互作用62 实验材料及所用仪器72.1 原材料的确定72.2 试验所需的仪器73 试样制备83.1 改性剂的制备83.2 改性沥青的制备84 实验内容94.1 实验中需注意的事项94.2 测定SBS改性沥青的液化

11、温度94.3 测定SBS改性沥青的针入度94.4 测定SBS改性沥青的软化点104.5 测定SBS改性沥青的延度105 实验结果及分析115.1 改性沥青液化温度实验的结果及分析115.1.1 改性沥青液化温度试验的结果115.1.2 改性沥青液化温度试验结果的分析125.2 改性沥青的常规指标试验结果及分析125.2.1 改性沥青的常规指标试验结果125.2.2 改性沥青常规指标试验结果的分析156 结论15参考文献17致 谢19IV1 前言沥青混合料是公路、城市道路及机场道路的主要铺面材料，他直接车轮荷载和各种自然因素，如日照、温度、空气、雨水等的作用，其性能和状态都会发生变化。夏天温度高

12、时，沥青会融化，硬度降低，冬天的时候又容易出现裂口。为了保证沥青路面长期保持良好的使用状态，沥青混合料必须具备良好的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性以及抗滑性等性能。研究发现在沥青中加入改性剂，与沥青发生反应，可以大大改善沥青路面的性能。改性沥青有很多种，主要有：聚会物类、树脂类、纤维类等等，现今主要使用的是聚会物改性沥青。我国使用最多的聚会物改性沥青是SBS、SBR、PE、EVA这四种。通过对这四种改性沥青作比较，我们发现，SBS改性沥青体现出其他改性沥青无法比拟的优点，故我国改性沥青以SBS为主。综上所述，本课题的研究适应科学研究和产业发展的趋势，不仅有着良好的社会效益和经济效益，而且有着广

13、阔的市场发展空间和光明的应用前景。所以本课题以SBS对沥青性能的影响为研究对象，有着非常重大的意义。1.1 沥青改性剂的概述1.1.1 沥青改性剂的定义改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。1.1.2 沥青改性剂的代表性种类常用的沥青改性剂有SBS，EVA，PE等1。由于沥青的特殊性能，必须在高温条件下才能溶化，将改性剂直接加入沥青中有一定的难度。所以市面上改性剂通常不单独向沥青路面工程供应，而是以改性沥青厂家工厂预制为应用渠道。用户

14、在现场往往直接使用成品改性沥青，不需要自己去买改性剂加入其中。在国外，以法国的PR抗车辙剂,德国的DURFLEX为代表2。由于其市场开拓较早,目前在国内不少实体工程中得到了应用。在国内使用的改性剂通常有三种：（一）丁苯橡胶（SBR）；粉碎后按2%加入沥青，制成改性沥青母体，然后使用时再加入一定比例与普通沥青混合。（二）聚乙稀（PE）；奥地利使用了一种称之为Novophalt的改性沥青，使用已有15年的历史，其后在意大利、捷克、美国也相应推广使用。在沥青加入聚乙稀(PE)或再掺苯乙烯共聚物（热塑料性体(SBS），在表面层中还使用了石棉纤维，称之为沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)3。我国首次使用

15、改性沥青是1994年首都机场高速公路，使用了奥地利技术NOVOPHALT。（三）北美沥青UN-A：是美国犹他州东部UINTAH盆地所产的一种天然树脂，呈块状，经加工研磨成粉末，成为商品。根据北京公路局所作试验，加入5%-10%的UN-A。沥青的针入度延度脆点以及粘附性、马歇尔稳定度均有明显的改善。1.1.3 沥青改性剂的用途1.1.3.1 公路用途目前改性道路沥青主要用于机场跑道、防水桥面、停车场、运动场、重交通路面、交叉路口和路面转弯处等特殊场合的铺装应用4。近来欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。1.1.3.2 防水材料改性沥青防水卷材和涂料主要用于

16、高档建筑物的防水工程。随着科学技术进步和经济建设事业的发展，将进一步推动改性沥青的品种开发和生产技术的发展5。改性沥青的品种和制备技术取决于改性剂的类型、加入量和基质沥青（即原料沥青）的组成和性质。由于改性剂品种繁多，形态各异，为了使其与石油沥青形成均匀的可供工程实用的材料，多年来评价了各种类型改性剂，并开发出相应的配方和制备方法，但多数已工程实用的改性沥青属于专利技术和专利产品。1.1.4 SBS的组成与物理性质SBS是由苯乙烯、丁二烯、苯乙烯嵌段共聚而成的一种高分子聚合物 ,在常温及低温条件下具有橡胶的弹性 ,在高温下可以象塑料那样熔融流动 ,具有可塑性6。外观为白色颗粒状 ,低温脆化点为

17、 - 100,130 以上显示聚合物行为 ,常温具有交联橡胶特点。SBS 在结构上分为线型结构和星型结构两种 ,本研究课题选用线型结构SBS作为沥青改性剂。SBS本身具有良好的热塑性 ,通过分散剂做为热熔介质 ,依据相似相溶原理 ,使 SBS、分散剂等在一定温度下进行热溶后 ,加入沥青中 ,再加入分散剂和固化剂 ,使得改性沥青形成均一 ,稳定的立体网状结构 ,从而使SBS改性沥青具有优良的热稳定性及低温使用性能。1.1.5 母液型SBS改性沥青在我国的发展状况自20 世纪70年代我国开始对SBS进行研究开发以来 ,我国SBS的生产得到了很大的发展7。1990年湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂

18、采用北京燕山石油化工公司研究院技术建成了国内第一套年产1万t的SBS生产装置,从而结束了我国SBS产品长期以来完全依赖进口的局面。1993年,北京燕山石油化工公司建成一套年产1万tSBS生产装置。1998年,广东茂名石化乙烯工业公司从比利时 Fina 公司引进技术建成一套年产1万tSBS生产装置。北京燕山石油化工公司研究院开发的SBS生产技术还先后向意大利埃尼化学弹性体公司和中国台湾合成橡胶股份有限公司实现了转让。截至2007年年底 ,我国SBS总年生产能力为28万t ,生产能力全部集中在中国石油化工集团公司所辖的巴陵石油化工司、北京燕山石油化工公司和茂名石化乙烯工业公司 ,产品分为干胶和充油

19、胶两类。2007年3 家企业 SBS总产量达到30.2万t ,生产装置平均开工率达到107.8 %。近几年 ,我国 SBS的消费量一直呈快速增长的态势,而国内SBS产量不能满足实际需求 ,因此每年都得进口,且进口量不断增长8。我国SBS产品主要用于制鞋、沥青改性、聚合物改性以及胶粘剂等方面。近年来随着我国制鞋行业及道路建设的发展 ,我国 SBS的消费量增长很快。而国内SBS的生产，由于技术的限制，始终还不能满足消费的需要。因此，对于SBS改性沥青的研究，对我国经济的发展有着很大的帮助。1.1.6 母液型SBS改性沥青在我国的应用状况在我国，SBS改性沥青主要运用在沥青路面中。近年来 ,随着中国

20、经济的快速发展 ,公路交通量日益增大 ,车辆大型化、重载和超载车辆比重的加大 ,对公路建设提出了更高的要求 ,沥青混凝土路面正面临着严峻的考验。尽管改性沥青的使用在一定程度上缓解了沥青路面早期病害的发生 ,但由于改性沥青价格昂贵,且受初期建设投资的限制 ,所以改性沥青仅使用于抗滑表层或特殊路段 ,严重制约了沥青路面其他结构层使用功能的充分发挥9。同时 ,受传统观念的影响和中国现阶段经济发展水平及公路初期建设投资的制约 ,虽然 3 层式沥青路面的中面层和 2层式沥青路面的下面层从路面结构层功能要求考虑 ,需要重点解决沥青混合料的抗永久变形能力,但实际建设中大多难以承受完全采用改性沥青的投资压力

21、,以至目前仍多以重交普通沥青为主。低剂量SBS改性沥青不但能在一定程度上达到普通改性沥青的性能要求 ,而且由于改性剂用量的减少而使其价格大幅降低。因此 ,低剂量 SBS 改性沥青的使用 ,既可显著改善沥青混合料的路用性能 ,满足不同结构层的使用要求 ,也可在较大程度上降低公路建设的初期投资 ,为解决改性沥青的使用问题 ,从技术和经济的角度提供了可能。本文研究的母液型SBS改性沥青，可以说对正在发展中的沥青路面建设，起到了不可或缺的帮助，进一步加深了本课题的研究意义。1.2 母液型SBS改性剂对沥青性能的影响1.2.1母液型SBS改性剂对沥青感温性的影响SBS作为一种橡胶弹性体,本身与沥青材料有

22、着不同的物性特点,因此会造成沥青性质显著的改变,特别是改性沥青的胶体结构将会出现凝胶化提高的现象,从而造成温度敏感性的不同。不同类型的改性沥青感温性不同,使用过程中希望沥青有尽可能小的感温性10。通过对几种SBS改性沥青做25时的针入度实验，实验结果如表，表明SBS的加入使得改性沥青的针入度的差值变小。因此,可以看出改性剂的加入大大减少了改性沥青的温度敏感性。1.2.2 母液型SBS改性剂对沥青储存稳定性的影响SBS改性沥青是由高分子聚合物 SBS改性剂作为分散相 ,用物理的方法以一定的粒径均匀地分散到沥青的连续相中而构成的体系。由于聚合物与沥青之间仅仅存在部分地吸附、相容 ,而并非完全熔融1

23、1。这种体系属于热力学不稳定体系 ,极易发生两相之间的分离 ,从而造成离析现象。沥青中含有很多的极性化合物 ,SBS则属于非极性化合物 ,并且 SBS 的粘度大 ,易聚集在上部 ,而沥青则沉在下部 ,即产生离析现象。这种不稳定性对工厂规模生产 SBS改性沥青的储存稳定性是不利的 ,尤其是长途运输时更加严重。在改性沥青生产和运输时 ,一旦外力停止作用 ,SBS就会从沥青中分离上浮于表面凝聚 ,形成较大颗粒的粗糙表皮。根本原因就是基础沥青与 SBS的相容性的问题 ,如果两者相容性不好或不充分相容 ,则基质沥青与 SBS会发生分离 ,使改性沥青的质量和技术指标受到严重的影响。因此一般在SBS改性沥青

24、中添加固化剂，这样可以阻止离析的发生，对其储存稳定性大大的提高12。1.2.3 母液型SBS改性剂对沥青液化温度的影响与基质沥青相比，添加了SBS的改性沥青液化温度有明显的变高，而且随着SBS的添加的比例越多，其液化温度就越高，当比例高于一定的比值时，就不能够液化，如果液化温度过高的话，将会使得SBS改性沥青制作和施工变得比较困难，还有可能SBS改性沥青还没有液化，其中的沥青就已经烧焦了。1.2.4 母液型SBS改性剂对沥青常规性能的影响沥青的常规性能，包括针入度，软化点，延度等，这些指标将是本课题的重点研究对象，详细见后面的实验部分。1.3 沥青和SBS改性剂的相互作用1.3.1 加工阶段S

25、BS与沥青的相互作用SBS改性沥青的加工特性好坏直接关系到沥青改性的成败。在SBS改性沥青的制备过程中, SBS与沥青在热状态下混合后,SBS的端基产生软化,并产生一定的流动,中基则吸收沥青中的油分并形成体积增大许多倍的海绵状材料13。在高的加工温度下,首先SBS 改性剂分子链变得更加舒展,自由体积增大,同时基质沥青中的轻组分如软沥青质等进入改性剂网络后使得改性剂分子链间距增大。其中的软沥青质一方面起到增塑作用使改性剂的力学性能发生改变; 另一方面改性剂吸附基质沥青中的轻组分后而产生溶胀,在两相界面上使高分子的舒展程度进一步增大。根据相似相容原理,在其界面上改性剂浸润、吸附部分组分相似的沥青形

26、成一定厚度的表面吸附膜,使SBS 改性剂与基质沥青的界面性质逐渐产生过渡,形成良好的过渡结合, 即SBS与基质沥青产生良好的相容作用。根据SBS改性剂类型和剂量的多少, 溶胀效果可能不尽相同, 有的甚至形成连续的SBS 空间网络结构,使沥青小分子组分减少, 极性组分含量相对增多,从而使沥青分子间的相互作用增强,内聚力得到提高。制备过程中SBS的溶胀作用至关重要,如果溶胀效果不佳,SBS与基质沥青不能很好相容,难以形成稳定的改性沥青产品。通常改性沥青的溶胀与作用时间、温度、沥青和改性剂的性质及相对用量等都密切相关。一般改性剂粒子越细小,在沥青中的分布越均匀,越有利于沥青一部分组分向改性剂高分子网

27、络中渗透,越有利于沥青与改性剂之间的浸润与吸附作用的发生,对改性剂粒子的溶胀作用越好14。温度升高时,会加速改性剂高分子链段的振动和松弛,加速了沥青分子向改性剂网络中渗透,促进了沥青对改性剂的溶胀作用。一般溶胀作用需要一个过程,适当延长改性剂在高温沥青中存在的时间,可有效增强溶胀作用的发生,这是为什么新配制生产的改性沥青在存放一段时间后其性能发生变化的主要原因。但温度过高,加工时间过长会引起SBS 分子的降解和基质沥青的老化,合理控制加工工艺对SBS 改性沥青的性能至关重要。1.3.2 施工阶段SBS与沥青的相互作用在混合料的拌和施工阶段,人们主要关心的是混合料的施工和易性,通俗地讲,就是希望

28、施工中SBS改性沥青的粘度不宜太大15。一般SBS改性沥青在施工拌和中完全能满足工程需要, 这是由SBS改性剂特殊的粘度特性决定的。SBS的熔融粘度在剪切速率较低时,远高于相同分子质量的聚合物,同时还表现出典型的非牛顿流动行为,即粘度随剪切速率下降而增加,在零剪切速率时,粘度趋于无限大。出现上述粘度特性的原因是由于SBS嵌段共聚物在熔融状态时保持着一定的两相分离的结构,只有当聚苯乙烯末端嵌段在剪切力作用下从微相分离(相畴)中被拉出来时才会发生流动。当聚苯乙烯嵌段的相对分子质量大于某一临界值时,SBS嵌段共聚物就出现了相分离,形成了聚苯乙烯相畴,因此,即使温度高于聚苯乙烯的玻璃化转变温度,要想使

29、聚苯乙烯嵌段进入到弹性相(即产生流动),也需要一定的能量,这种能量表现为粘度的增加。显然所需能量随着中间嵌段与末端嵌段的不相容程度的增加而上升,随聚苯乙烯所在的体积分数(通常聚苯乙烯体积分数在20%35%)的增加,所需能量也升高。基质沥青中添加SBS后,其粘度特性也因SBS的加入增加了非牛顿流动特性,如基质沥青在100或以上温度时其粘度基本呈现牛顿流体性质,即粘度与剪切速率大小无多大的依存关系,但SBS加入后,SBS改性沥青的粘度则产生剪切变稀现象,这主要是由SBS的非牛顿流动行为引起的16。SBS的粘度特性表明,改性沥青的粘度在较低温度下也有与SBS改性剂相类似的特性,表征为随着剪切速率增加

30、,粘度显著降低。但是SBS在高于其相转变温度Tg2后,其非牛顿流动行为逐渐减弱,且对沥青的粘度影响越来越小,而改性沥青拌和施工温度均高于SBS 相转变温度Tg2,因而SBS改性沥青对混合料的施工和易性并没有带来太大的负面影响,即不会因粘度过大影响改性沥青混合料的拌和质量和施工和易性。1.3.3 营运阶段SBS与沥青的相互作用在运营阶段,沥青路面处于一个很宽的温度域范围,通常高温在80,低温在-40右17。实践表明SBS改性沥青能够显著改善混合料的高温、低温、耐疲劳、抗水损害能力,关键是SBS的特殊性能引起的。(1) SBS改性沥青改善了温度敏感性,增强了混合料的抗车辙能力。SBS微粒均匀分布于

31、沥青中后,吸附了沥青中的饱和分、芳香分等小分子组分,使沥青中极性物质和大分子组分相对增多,从而改善了沥青的感温性质。同时SBS吸附层和PS微区的物理交联作用形成的三维网状结构,在较高温度下阻碍了沥青分子间的相对运动；极性分子增多其内聚力相应增强,使得沥青与矿料间的粘结更加牢固,并提高了沥青结合料的弹性恢复能力,从而增强了沥青混合料的抗高温变形能力。(2) SBS良好的低温柔性,增强了混合料的低温抗裂性能。SBS的中基聚丁二烯的Tg1为-84,而沥青是一种多组分混合物,分子量比较低,其玻璃化温度远高于SBS,当温度降低后, 如果没有添加SBS,基质沥青在低于其自身玻璃化温度时即变成脆而硬的固体,

32、分子运动被“冻结”；而SBS加入后,由于其玻璃化温度Tg1很低,当基质沥青分子已被“冻结”时,SBS分子链仍具有良好的运动柔性,从而改善了沥青的柔韧性。SBS在基质沥青中均匀分布形成网状结构后,温度下降时有效吸收、消散了温度应力,提高了沥青的低温抗裂性能。(3) SBS改性沥青内聚力增强,改善了混合料的抗水损害能力。SBS加入到基质沥青后,改善了沥青的胶体结构,沥青的内聚力增强、稠度增高,极性物质相对增多,有效提高了矿料与沥青的粘附性。由于SBS改性沥青的粘度增加,沥青和矿料的结合更加紧密,沥青膜厚度增厚,从而有效阻止了混合料水损害的发生。(4) SBS 改性沥青优越的应力消散能力,提高了混合

33、料的抗疲劳性能18。由于SBS的PS微区起着物理交联点的作用,使SBS形成了三维网构,沥青分子之间形成“协同”作用,SBS改性沥青具有杰出的柔韧性和高的粘聚力,使沥青混合料具有更高的强度和应力分散能力,从而提高了混合料的疲劳特性,使路面的使用寿命延长19。2 实验材料及所用仪器2.1 原材料的确定实验所需的原材料见下表2.1：表2.1 实验所需的原材料试验材料SBS沥青石油树脂固化剂试样特性30%的环己烷溶液泰州中海70#沥青颗粒较小的石油树脂粉末促TT和硫磺，比例为1:12.2 试验所需的仪器表2.2 实验所用仪器设备设备名称生产厂家型号主要仪器设备调温加热器南通市长江光学仪器有限公司DW-

34、2型电动搅拌机上海标本模型厂JB50-D型电子天平上海海康电子仪器厂JA1103型针入度仪上海海康电子仪器厂SYD-2801E软化点仪上海海康电子仪器厂SYD-2806E延度仪上海海康电子仪器厂SY-2B辅助仪器设备平板玻璃、恒温水槽、电炉、金属锅、瓷把坩、埚铁夹、平直刮刀、烧杯、盛样皿、烧杯、玻璃棒常规指标测试仪器见图2.1图2.1 主要试验仪器（针入度仪） （软化点仪） （延度仪）3 试样制备3.1 改性剂的制备先取出需要的SBS溶液，称出它的重量，计算出其所含的SBS固体质量，再算出每一个比例所需要的沥青和石油树脂含量，将它们三者在烧杯中混合均匀，不停的用玻璃棒搅拌，待沥青在SBS溶液中

35、完全溶化后，将其倒在一个塑料袋上面，放置三到四天，其中的溶剂基本挥发，这样一个比例的SBS改性剂算制出来了。按照此方法本实验共做出了10组样品。详见下表3.1表3.1 SBS、沥青与石油树脂之间的配合比例样品编号配合比SBS30%30%30%30%30%40%40%40%40%50%沥青70%60%50%40%30%60%50%40%30%20%石油树脂010%20%30%40%010%20%30%30%3.2 改性沥青的制备将前面制好的改性剂，以其中SBS的固体含量为4%的比例加入到沥青中，将其加热到沥青于改性剂都完全融化时，再在其中加入固化剂，而所加固化剂的含量为SBS固体含量的4%，将它

36、们搅拌均匀，这样一个SBS改性沥青就算制出来了。以第号样品为例，实验做出来的样品总重为23.4g,故其中SBS固体总含量为23.4*30%=7.02g,7.02/4%=175.5g,175.5g-23.4g=152.1g,故需要再加入152.1g的沥青，而所需加的固化剂的质量为7.02*4%=0.28g，故促TT与硫磺分别需加0.28/2=0.14g.最终制得如下表3.2的四种改性沥青。表3.2 改性沥青试样编号改性沥青编号abcd原改性剂比例SBS:沥青：石油树脂30:70:0样品总重23.8g30:60:10样品总重23.4g30:50:20样品总重24g30:40:30样品总重15g改性

37、后的比例(固化剂中促TT与硫磺为1：1)SBS占4%，固化剂为SBS的4%，所加沥青为154.7g，固化剂分别为0.14gSBS占4%，固化剂为SBS的4%，所加沥青为152.1g，固化剂分别为0.14gSBS占4%，固化剂为SBS的4%，所加沥青为156g，固化剂分别为0.14gSBS占4%，固化剂为SBS的4%，所加沥青为97.5g，固化剂分别为0.09g4 实验内容4.1 实验中需注意的事项（1） 试验样品的取样在施工过程中所用的改性沥青每车都必须检查 取样一定要均匀，具有代表性 对每份试样应加热后一次浇满试模，不宜重复加热使用 试验浇模的温度必须达到160 以上，并且浇模和混合料的制作

38、之前，必须充分搅拌均匀。（2） 做软化点试验时，必须按试验规程将试样加热至充分流动后，浇注试样环，不允许使用其他方法填满试样环，否则试验效果误差很大。（3） 混合料体积指标的测定要统一。（4） 烘箱必须有一个量程200以上的温度计准确把握其中的温度，加热过程中必须有人照看，以免发生烘箱温度过高引起火灾和爆炸事故。4.2 测定SBS改性沥青的液化温度（1） 将做好的改性沥青，分别取5g，放在小烧杯中，再将它们放在加热器中加热；（2） 取一量程为300的温度计，放在加热的样品上，随时观测温度；（3） 仔细观察样品随着温度升高的物理状态，重点记录它的液化过程并记录这一过程中的温度。4.3 测定SBS

39、改性沥青的针入度由于仪器的原因，本实验只测试了前面a,b,c,d四号改性沥青的针入度，软化点，延度。针入度的测试具体方法如下：（1） 将试样放在放有石棉垫的炉具上缓慢加热，时间不超过30min，用玻璃棒轻轻搅拌，防止局部过热。加热脱水温度，石油沥青不超过软化点以上100摄氏度，煤沥青不超过软化点以上50摄氏度。沥青脱水后通过0.6mm滤筛过筛。（2） 试样注入盛样皿中，高度应超过预计针入度值10mm，盖上盛样皿盖，防止落入灰尘。在1530摄氏度室温中冷却11.5h(小盛样皿)、1.52h(大盛样皿)后，再移入保持规定试验温度0.1摄氏度的恒温水浴中恒温11.5h(小盛样皿)、1.52h(大盛样

40、皿)。（3） 调整针入度仪使之水平。检查针连杆和导轨应无明显摩擦，用三氯乙烯清洗标准针并擦干，将标准针插入针连杆后用螺丝固紧。（4） 取出恒温后的试件，将试件移入平底玻璃皿中的三脚架上，平底玻璃皿中的水温应保持在251摄氏度范围。试样表面以上的水层深度不少于10mm。（5） 将平底玻璃皿置于针入度仪平台上，慢慢放下针连杆，仔细观察，使针尖恰好与试样表面接触。拉下刻度盘拉杆使与针连杆顶端轻轻接触，调节刻度盘指针指示为零。（6） 读数，记录仪器读数。每次试验后，应换一根干净标准针或将标准针取下，用蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或布揩净，再用干棉花或布擦干。将盛有试样皿的平底玻璃皿放入恒温水浴，使平底玻璃皿

41、中水温保持试验温度。测定针入度大于200的沥青试样时，至少用3支标准针，每次试验后将针留在试样中，直至3次平行试验完成后，才能将标准针取出。4.4 测定SBS改性沥青的软化点 将加热融化后的样品分别倒入四个小铁盖中，注意小铁盖表明要涂上凡士林，以免沥青粘在上面不好清洗。待冷凝后放入5的水中冰冷半小时，再放入软化点仪中进行测试。具体方法如下：（1） 将装有试样的试样环连同底板置于装有50.5保温槽冷水中，同时将金属支架，钢球，钢球定位环置于相同水槽中，保温至少15min。（2） 烧杯内注入新煮沸并冷却至5的蒸馏水，水面略低于立杆上的水深标记。（3） 从保温水槽中取出盛有试验的试样环放置在支架中层

42、板的圆孔中，套上定位环，环上放置3.5g重钢球。将整个环架放入烧杯中，调整水面到深度标记。并保持水温50.5。插上温度计，温度计端部测温头底部应与试样下面平齐。注意环架上任何部分不得附有气泡。（4） 上述工作结束后立即加热，使杯中水温在3min内调节到每分钟上升50.5。在加热过程中如温度上升速度超过此范围时应重作试验。试样受热软化逐渐下坠，直到试样与下层底板接触时，读取温度即为软化点，精确至0.5。4.5 测定SBS改性沥青的延度将加热融化后的样品分别倒入专制的延度仪模具中，注意模具表明也要涂上凡士林，待冷凝后用加热的铁铲将其表面铲平，再放入延度仪中冷却半小时，然后进行延度的测定。具体方法如

43、下：（1） 用滑石粉和适量甘油拌合均匀，制成2：1的甘油滑石粉隔离剂。将隔离剂涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧表面。涂好后将试模底板上装妥，拧紧螺丝固定。（2） 将加热脱水的沥青试样，通过0.6mm筛过滤，将试样仔细从试模的一端至另一端往返数次注入模中，略高出试模，注模时应勿使气泡使入。（3） 将试件移入防尘罩中，在室温条件下冷却3040min，然后置于规定试验温度（25）室温恒温水浴中，保温30min。保温后，取出试件。点燃酒精灯将小刀烤热。用热刀刮除高出试模的沥青，使沥青与试模面齐平。刮除方法应自试模的中间向两端，表面应刮得平滑。刮完后，将试模再侵入规定试验温度（5）的水浴中，保温1

44、1.5h。（4） 向延度仪水槽注水，保持水温达试验温度（50.5）。并检查延度仪的运转情况。（5） 将保温后的试件连同底板移入延度仪的水槽中。将盛有试样的试模从底板上取下，并取下侧模。将试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属上，水面距试件表面不小于25mm。（6） 开动延度仪，拉伸速度为50.25cm/min。在试验过程中，水温应始终保持在试验温度5规定范围内，仪器不得有振动，水面不得有晃动。在试验中，如发现沥青浮于水面或沥青沉入槽底，应在水中加入酒精或加入食盐，调整水的密度至于试样接近后重新试验。5 实验结果及分析5.1 改性沥青液化温度实验的结果及分析5.1.1 改性沥青液化温度试验的

45、结果表4.1 改性沥青液化温度实验结果样品编号液化温度（）163149140133121182171158150190由于前面5号样品的SBS固体含量都为30%，故下面只画出了前面5组样品的液化温度变化曲线，如下图4.1：图4.1 SBS液化温度变化曲线5.1.2 改性沥青液化温度试验结果的分析综合表4.1和图4.1可以看出，改性沥青的液化温度随着石油树脂的含量增加而降低，随着SBS含量的增加而升高，当比例高于一点值时，甚至不能够液化。这说明石油树脂可以有效的促进SBS在沥青中的分散。5.2 改性沥青的常规指标试验结果及分析5.2.1 改性沥青的常规指标试验结果改性沥青的常规指标，这里测试了三

46、个：针入度、软化点、延度，其结果见表4.2：表4.2 改性沥青的常规指标试验结果测试指标针入度（mm）软化点（）延度（cm）试样a5.956.116.1053.154.525.925.1平均6.05平均53.3平均25.4试样b5.115.105.1556.557.129.531.1平均5.12平均56.8平均29.8试样c4.594.684.3774.074.535.034.2平均4.55平均74.3平均34.6试样d4.894.694.8163.564.029.129.5平均4.80平均63.8平均29.3母液型SBS改性剂对针入度的影响变化曲线，见图4.2：图4.2 SBS改性沥青的针入

47、度变化曲线 曲线的走势是先减后增，c点是接近曲线的最低点，说明此时是最佳配合比。该图表明加入SBS后，沥青的针入度会降低，温度敏感性降低，但是加入适量的石油树脂会使其针入度变的更加低。 母液型SBS改性剂对沥青软化点的影响变化曲线，见图4.3：图4.3 SBS改性沥青的软化点变化曲线 曲线的走势为先增后减，c点为曲线的最高点。表明加入了石油树脂后会对沥青的软化点有更大的提高，这正好证实了石油树脂有加强SBS在沥青中的分散。母液型SBS改性剂对沥青延度的影响变化曲线，见图4.4：图4.4 SBS改性沥青的延度变化曲线 曲线的走势为先增后减，c点为曲线的最高点，与软化点试验的图形类似。最低点a点的

48、25.4cm也比基质沥青6.8cm远远大，故SBS对沥青延度有很大的提高，而c点之所以更加高，是因为加入了石油树脂的缘故，表明c点即为最佳的配合比。5.2.2 改性沥青常规指标试验结果的分析（1） SBS对沥青针入度的影响通过实验的数据可以看出，掺入了SBS后，与未加SBS的基质沥青相比（基质沥青在25时的针入度为7.70mm左右），针入度普遍下降。但是也一定是SBS的固含量太高，针入度也会回升，因此并非SBS掺量越高越好。如果改性后沥青性能指标能满公路沥青路面施工技术规范 要求的话,可以选用较低SBS的用量,以达到降低造价成本的目的20。（2） SBS对沥青软化点的影响软化点表征沥青开始流动

49、的温度,反映沥青粘度随温度变化的情况。测试方法为低应力低速率,可以反映改性剂SBS在沥青中形成网络的情况。从实验的数据可以看出，改性沥青比未掺加SBS的基质沥青（基质沥青软化点为47.3）软化点有明显提高，都已经在50以上。特别是第c组，软化点达到了74.3，对沥青的性能有了很大的提高。说明了石油树脂对加大了SBS再沥青中的分散。（3） SBS对沥青延度的影响基质沥青的5的延度为68mm。从实验数据可以看出，改性沥青在5的延度都远远大于68mm，说明SBS对沥青的延度有非常大的提高，且随着改性剂含量的增高而提高,说明在SBS改性沥青的低温延展性得到了很大的改善,在一定掺量范围内能改善其低温性能

50、20。因为SBS有较好的伸缩性能,少量的SBS在吸收沥青轻质组分后,溶胀充分,形成稀疏网络,在外力作用下,网络很容易伸展变形,降低切向应力,使纵向伸长,表现为延度很大。SBS用量增加,网络更趋发达,抵抗外力作用增强,切应力难于降低,所以随着SBS含量的增加,低温延度有大幅度的增加。但掺量增加,当量脆点有所提升,这是和延度关系相互矛盾的关系,关于此,需要进一步试验工作和材料学方面的分析。6 结论本论文系统地研究了SBS对沥青的性能的影响，通过实验，重点对液化温度、针入度、软化点、延度做出了研究。得出以下结论：（1） SBS对沥青改性过后，沥青的液化温度有明显的变高，而且随着SBS的添加的比例越多

51、，其液化温度就越高，当比例高于一定得比值时，就不能够液化，如果液化温度过高的话，将会使得SBS改性沥青制作和施工变得比较困难，还有可能SBS改性沥青还没有液化，其中的沥青就已经烧焦了。（2） 在改性剂中添加了一定比例的石油树脂后，沥青的液化温度有所下降，对前面液化温度过高有所解决。都是它对沥青的其他性能，如针入度、软化点、延度都有影响，有的是正面影响，有的却是负面的影响。所以要合理的添加石油树脂的用量，使它既能达到既能改善SBS改性沥青的液化温度过高的目的，又能较好的满足它在工程上的其他的物理性能。（3） 通过实验数据的分析，得出SBS对沥青的性能总体上是又明显的改善的，比如软化点的提高，有防止沥青路面在夏天融化，从而对行车造成不便，针入度的降低，可以有效的防止沥青低温下出现裂口。（4） 实验虽然测出了改性沥青的一些常规性能指标的数据，但是这些数据是局限的，因为本论文所测试的几个样品都是SBS在4%比例下的结果，实验测试时的温度也是固定不变的，如果把SBS的比例做变化，或者把温度稍作改变，可能得出不同的实验结果。因此这些工作有待继续发展。参考文献1 冯新军.SBS聚合物改性沥青